[论文解读] Flaring, Dust Formation, And Shocks In The Very Slow Nova ASASSN-17pf (LMCN 2017-11a)

E. Aydi, Laura Chomiuk+26 more|arXiv (Cornell University)|Mar 21, 2019

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 1被引用 6

一句话总结

本研究调查了银河系大麦哲伦云中的极慢新星 ASASSN-17pf，揭示其多次光学耀斑与逐渐加快速度的连续质量抛射事件相关，表现为吸收线的演化。耀斑与光球层膨胀及125天后尘埃形成同步发生，表明重复抛射产生的激波可能驱动慢新星中的伽马射线辐射和尘埃生成。

ABSTRACT

We present a detailed study of the 2017 eruption of the classical nova ASASSN-17pf (LMCN 2017-11a), which is located in the Large Magellanic Cloud, including data from AAVSO, ASAS-SN, SALT, SMARTS, SOAR, and the Neil Gehrels Swift Observatory. The optical light-curve is characterized by multiple maxima (flares) on top of a slowly evolving light-curve (with a decline time, t2> 100 d). The maxima correlate with the appearance of new absorption line systems in the optical spectra characterized by increasing radial velocities. We suggest that this is evidence of multiple episodes of mass-ejection with increasing expansion velocities. The line profiles in the optical spectra indicate very low expansion velocities (FWHM ∼ 190 km s−1), making this nova one of the slowest expanding ever observed, consistent with the slowly evolving light-curve. The evolution of the colors and spectral energy distribution show evidence of decreasing temperatures and increasing effective radii for the pseudo-photosphere during each maximum. The optical and infrared light-curves are consistent with dust formation 125 days post-discovery. We speculate that novae showing several optical maxima have multiple mass-ejection episodes leading to shocks that may drive γ-ray emission and dust formation

研究动机与目标

• 理解慢新星中多次光学耀斑的物理机制，特别是质量抛射与激波特性的关联。
• 研究光谱特征、光变曲线耀斑以及光球层有效温度和半径变化之间的关系。
• 利用多波段光变曲线确定极慢新星中尘埃形成的时机与性质。
• 探讨慢新星中重复质量抛射与高能辐射（如γ射线）之间的关联。
• 通过详细的光谱与光度分析，表征喷流的运动学与能量学特性。

提出的方法

• 利用 ASAS-SN、SALT、SMARTS、SOAR 和 Swift 获取的多 epoch 光学、紫外和近红外光度数据，追踪光变曲线演化。
• 采用高分辨率光学光谱（如 Chiron 和 SOAR 获取的数据）测量径向速度与谱线轮廓，识别耀斑期间出现的新吸收特征。
• 通过谱谱能量分布（SED）建模，推断耀斑期间有效温度与光球层半径的演化。
• 通过光变曲线分析确定衰减 timescale（t2 > 100 d），表明存在大质量白矮星与缓慢喷流。
• 将耀斑出现时间与新吸收系统的出现进行交叉相关，推断连续的质量抛射事件。
• 利用颜色演化与红外过量分析尘埃形成，确定尘埃在发现后125天开始形成。

实验结果

研究问题

• RQ1 ASASSN-17pf 光变曲线中观测到的多次光学耀斑由何原因引起？
• RQ2 耀斑如何与光谱中径向速度逐渐增加的新吸收特征的出现相关联？
• RQ3 耀斑事件与光球层温度和半径变化之间存在何种关系？
• RQ4 在这一极慢新星中，尘埃何时以及在何种条件下形成？
• RQ5 慢新星中重复质量抛射是否可导致激波，从而驱动γ射线辐射与尘埃生成？

主要发现

• ASASSN-17pf 是迄今观测到的膨胀最慢的新星之一，谱线发射轮廓的全宽半高（FWHM）约为 190 km s−1。
• 光学光变曲线在缓慢衰减的包络上表现出多次耀斑（t2 > 100 d），表明存在大质量白矮星（MWD < 1.0 M⊙）。
• 每次耀斑均与光谱中新吸收特征的出现相关，且径向速度逐渐增加，表明发生了连续的质量抛射事件。
• 耀斑期间，谱谱能量分布显示光球层膨胀，有效温度降低，有效半径增大。
• 基于光学与近红外光变曲线的颜色演化及红外过量，确认尘埃在发现后125天开始形成。
• 作者推测，耀斑新星中重复质量抛射可产生激波，这些激波可能负责γ射线辐射与尘埃生成，将多期次抛射与高能及尘埃形成过程联系起来。